趙文杰，張代勝，姜俊昭

（合肥工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，合肥 230009）

改革開放三十多年來，特別是2001年加入WTO以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、全面發(fā)展，取得了舉世矚目的成績(jī)，我國(guó)現(xiàn)代工業(yè)的體系特別是汽車工業(yè)體系全面建立，綜合實(shí)力顯著增強(qiáng)［1］。2001至2007年，我國(guó)汽車產(chǎn)量年均增長(zhǎng)約22%，每年平均增加愈百萬輛汽車，2008年由于全球金融危機(jī)的影響增長(zhǎng)速度明顯放緩，大約只有7%左右，但是2009年的增長(zhǎng)率達(dá)到45%，并且首度超越美國(guó)成為全球第一大汽車產(chǎn)銷國(guó)，2010年我國(guó)更是實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)銷量雙雙突破1800萬輛［2］，繼續(xù)蟬聯(lián)全球冠軍的寶座。我國(guó)已成為世界汽車產(chǎn)業(yè)首屈一指的產(chǎn)銷大國(guó)。

汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開城市道路交通的發(fā)展，城市道路交通對(duì)于汽車產(chǎn)業(yè)有巨大的影響作用。目前，我國(guó)比較完善的城市道路交通主要集中在大城市，中小城市的城市道路交通還不夠完善，農(nóng)村地區(qū)的道路交通情況更是令人堪憂。隨著城市道路交通的發(fā)展，我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)將變得更為廣闊。城市道路交通牽涉城市的發(fā)展、布局、土地、建筑等一系列與汽車運(yùn)行相關(guān)的社會(huì)系統(tǒng)，為汽車行業(yè)的發(fā)展帶來很多挑戰(zhàn)。城市道路交通只有統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局，才能為汽車產(chǎn)業(yè)提供良性的運(yùn)行空間。

隨著人們經(jīng)濟(jì)水平的提高和汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車需求量越來越大，汽車質(zhì)量越來越好，對(duì)運(yùn)行道路面積和等級(jí)的要求也越來越高。城市道路建設(shè)速度的加快和水平的提高為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好條件，汽車產(chǎn)業(yè)隨著城市道路交通的發(fā)展進(jìn)一步壯大。研究城市道路交通對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的影響對(duì)實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)作用，同時(shí)對(duì)汽車企業(yè)的管理決策、政府部門的合理規(guī)劃具有一定的參考價(jià)值。

1 城市道路交通與汽車產(chǎn)業(yè)的關(guān)系

當(dāng)前我國(guó)城市人口的主體并不都是特別富裕的工薪階層，多數(shù)普通民眾的交通工具是以自行車、電動(dòng)自行車或者公共汽車為主。城市道路交通的發(fā)展導(dǎo)致城市建成區(qū)向四周蔓延，勢(shì)必會(huì)引起龐大的交通量和人們的遠(yuǎn)距離出行，擁擠不堪的公共汽車更是增加了部分居民從公共交通轉(zhuǎn)向私人汽車的愿望，使人們的出行越來越鐘情于私人汽車這種交通工具，并促使城市道路交通由市中心向郊區(qū)發(fā)展。以上海為例，為了適應(yīng)城市道路交通的郊區(qū)化，上海采取了一系列措施，不斷加大交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入力度，初步形成了由“申”字形高架道路、“十字加半環(huán)”軌道交通和“三縱三橫”地面骨干道路等構(gòu)成的立體綜合交通體系［3］。汽車產(chǎn)業(yè)極大地推進(jìn)了城市道路交通體系的發(fā)展，促進(jìn)了城市道路交通結(jié)構(gòu)的改變。在汽車產(chǎn)業(yè)還未興盛以前，世界主要城市的城市形態(tài)和城市結(jié)構(gòu)存在一元化特征，即人口和人們的非農(nóng)業(yè)活動(dòng)基本上局限于城市內(nèi)部，城市范圍狹小，功能也比較單一，城市中心區(qū)的主要功能是吸收和聚集周圍的物質(zhì)與非物質(zhì)要素，城市功能的擴(kuò)散與輻射效應(yīng)受到城市道路交通條件的限制。等汽車產(chǎn)業(yè)方興未艾時(shí)，情況發(fā)生了翻天覆地般的變化。由于有了汽車這種便捷的大眾交通工具，人們的活動(dòng)半徑大大增加，人口流動(dòng)更加便利，城市功能的擴(kuò)散效應(yīng)開始得到強(qiáng)化，城市道路交通的發(fā)展使得大量人口遷移到郊區(qū)生活和工作，而且人類活動(dòng)也開始向郊區(qū)擴(kuò)散，城市結(jié)構(gòu)得以徹底改變。

由于城市道路交通的擴(kuò)張，導(dǎo)致居民的出行距離越來越長(zhǎng)。以北京市為例，1986年，北京市居民平均出行距離為6公里/次，2000年增加到8公里/次，2005年進(jìn)一步提高到9公里/次，2010年超過了10公里/次。相關(guān)研究表明，自行車出行的適宜距離在6公里以內(nèi)，步行的適宜距離在1公里以內(nèi)。目前我國(guó)很多城市居民的平均出行距離已經(jīng)進(jìn)入了機(jī)動(dòng)化出行距離的區(qū)間，客觀上進(jìn)一步加劇了機(jī)動(dòng)化出行的趨勢(shì)，刺激人們購(gòu)買汽車的欲望，促進(jìn)了汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。而汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)一步帶動(dòng)了汽車大眾消費(fèi)，使得私人汽車的普及程度提高，擴(kuò)大了人們的活動(dòng)半徑，有利于城市的郊區(qū)化和城市道路交通的發(fā)展。汽車導(dǎo)致人們更多地向城市邊緣地區(qū)遷移和定居，當(dāng)越來越多的人們?cè)诔鞘羞吘壍貐^(qū)聚集時(shí)，新的城市就會(huì)誕生出來。新城市與原城市之間存在著水乳交融的關(guān)系，它們之間的物質(zhì)運(yùn)輸和信息交流都得依靠一定規(guī)模的道路交通體系，而且新城市自身的發(fā)展也離不開其內(nèi)部新建的道路交通體系。城市道路交通的發(fā)展促進(jìn)了城市規(guī)模的擴(kuò)大，而城市規(guī)模的擴(kuò)大拓展了城市道路交通運(yùn)行空間。城市道路交通運(yùn)行空間越大，表明汽車可運(yùn)行的城市道路長(zhǎng)度和城市道路面積也越大，這就為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了必要條件。

我國(guó)正處于小汽車進(jìn)入家庭的快速發(fā)展時(shí)期，隨著居民收入、生活水平的不斷提高以及汽車價(jià)格的降低，私人汽車數(shù)量將會(huì)繼續(xù)以較快的速度增長(zhǎng)以及在家庭普及，尤其是在汽車使用成本不高，城市道路交通有效滿足出行的情況下，會(huì)進(jìn)一步刺激居民購(gòu)買小汽車作為出行的交通工具。以城市道路交通發(fā)展良好的北京市為例，2005年北京市全市機(jī)動(dòng)車保有量為258萬輛，2010年保有量達(dá)450萬輛，預(yù)測(cè)到2020年將達(dá)800萬輛。城市居民買車是為方便出行，除了用于城市外的出行以外，用于城市內(nèi)通勤等各種出行的欲望也會(huì)大大增強(qiáng)，即使在市區(qū)使用相關(guān)交通措施制約和引導(dǎo)，在保有量大幅增長(zhǎng)情況下，人們出行頻率也將較大幅度增加。因此私人汽車進(jìn)入家庭給人們帶來方便的同時(shí)，將對(duì)城市內(nèi)外的交通基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)量、通行能力、靜態(tài)停車設(shè)施產(chǎn)生較大的壓力。這就需要城市道路交通的進(jìn)一步發(fā)展完善，比如合理規(guī)劃城市道路結(jié)構(gòu)、增加城市道路長(zhǎng)度、擴(kuò)大城市道路面積等。

2 研究方法

國(guó)外對(duì)城市道路交通的研究方法有個(gè)案研究法、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法、跨學(xué)科研究法、時(shí)間序列法、微觀分析法等，我國(guó)城市道路交通發(fā)展遵循世界道路交通發(fā)展的一般規(guī)律，結(jié)合我國(guó)特定的國(guó)情，用特定的研究方法探索適合我國(guó)國(guó)情的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路，主要有區(qū)別分析法、類比研究法、時(shí)間序列法、灰色預(yù)測(cè)法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等幾種方法。其中區(qū)別分析法和類比研究法屬于定性分析，時(shí)間序列法、灰色預(yù)測(cè)法、BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法屬于定量分析。

由于本文主要采用定量分析法，所以對(duì)定性分析法只做簡(jiǎn)單描述。區(qū)別分析法依照區(qū)域間的發(fā)展差異，對(duì)各個(gè)不同區(qū)域的情況分別進(jìn)行分析。類比研究法是搜集資料和數(shù)據(jù)，了解其他國(guó)家成功發(fā)展案例并借鑒其發(fā)展個(gè)例。下面主要介紹定量分析的三種方法：時(shí)間序列法、灰色預(yù)測(cè)法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法。這三種建模方法有各自不同的特點(diǎn)，各有優(yōu)勢(shì)。

2.1 時(shí)間序列法

時(shí)間序列法是利用按時(shí)間順序排列的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來的方法。它的基本原理：一是承認(rèn)事物發(fā)展的延續(xù)性；二是考慮事物發(fā)展的隨機(jī)性。任何事物發(fā)展都可能受偶然因素影響，為此要利用統(tǒng)計(jì)分析中加權(quán)平均法對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。方法是將某種統(tǒng)計(jì)指標(biāo)的數(shù)值，按時(shí)間先后順序排到所形成的數(shù)列，通過編制和分析時(shí)間序列，根據(jù)時(shí)間序列所反映出來的發(fā)展過程、方向和趨勢(shì)，進(jìn)行類推或延伸，借以預(yù)測(cè)下一段時(shí)間或以后若干年內(nèi)可能達(dá)到的水平［4］。

其內(nèi)容包括：收集與整理某種社會(huì)現(xiàn)象的歷史資料；對(duì)這些資料進(jìn)行檢查鑒別，排成數(shù)列；分析時(shí)間數(shù)列，從中尋找該社會(huì)現(xiàn)象隨時(shí)間變化而變化的規(guī)律，得出一定的模式；以此模式去預(yù)測(cè)該社會(huì)現(xiàn)象將來的情況。該方法簡(jiǎn)單易行，便于掌握，一般只適用于短期預(yù)測(cè)。本文主要采用時(shí)間序列法建立線性回歸模型進(jìn)行分析。

2.2 灰色預(yù)測(cè)法

灰色預(yù)測(cè)通過鑒別系統(tǒng)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相異程度，即進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，并對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行生成處理來尋找系統(tǒng)變動(dòng)的規(guī)律，生成有較強(qiáng)規(guī)律性的數(shù)據(jù)序列，然后建立相應(yīng)的微分方程模型，從而預(yù)測(cè)事物未來發(fā)展趨勢(shì)的狀況。灰色預(yù)測(cè)所需建模信息少，運(yùn)算方便，但是要求生成數(shù)列是遞增的且接近指數(shù)曲線。

2.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種按誤差逆?zhèn)鞑ニ惴ㄓ?xùn)練的多層前饋網(wǎng)絡(luò)。它采用反向傳播來不斷調(diào)整網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值，使網(wǎng)絡(luò)的誤差平方和最小。任意選定一組權(quán)值，將給定的目標(biāo)輸出直接作為線性方程的代數(shù)和來建立線性方程組，解得待求權(quán)，不存在傳統(tǒng)方法的局部極小及收斂速度慢的問題，且更易理解［5］。

3 線性回歸基本理論

一般地，當(dāng)隨機(jī)變量Y與普通變量x之間有線性關(guān)系時(shí)，可設(shè)：

式中：ε～N（0，σ2）其中 β0、β1為待定系數(shù)。

設(shè)（x1，Y1），（x2，Y2），…，（xn，Yn）是取自總體（x，Y）的一組樣本，而（x1，y1），（x2，y2），…，（xn，yn）是該樣本的觀察值，在樣本和它的觀察值中的x1，x2，…，xn是取定的不完全相同的數(shù)值，而樣本中的Y1，Y2，…，Yn在試驗(yàn)前為隨機(jī)變量，在試驗(yàn)或觀測(cè)后是具體的數(shù)值，一次抽樣的結(jié)果可以取得n對(duì)數(shù)據(jù)（x1，y1），（x2，y2），…，（xn，yn），則有：

式中 ε1，ε2，…，εn相互獨(dú)立。 在線性模型中，由假設(shè)知：

回歸分析就是根據(jù)樣本觀察值尋求β0，β1的估計(jì)

對(duì)于給定x值，?。?/p>

作為 E（Y）=β0+β1x 的估計(jì)，方程（4）稱為 Y 關(guān)于x的線性回歸方程或經(jīng)驗(yàn)公式，其圖像稱為回歸直線稱為回歸系數(shù)。上述為一元線性回歸理論。事實(shí)上，一種現(xiàn)象常常是與多個(gè)因素相聯(lián)系的，由多個(gè)自變量的最優(yōu)組合共同來預(yù)測(cè)或估計(jì)因變量，比只用一個(gè)自變量進(jìn)行預(yù)測(cè)或估計(jì)更有效，更符合實(shí)際。由此產(chǎn)生了多元線性回歸理論。設(shè)影響因變量Y的自變量個(gè)數(shù)為 P，并分別記為 x1，x2，…，xp所謂多元線性模型是指這些自變量對(duì)Y的影響是線性的，即：

其中 β0，β1，β2，…，βp，σ2是與 x1，x2，…，xp無關(guān)的未知參數(shù)，稱Y為對(duì)自變量x1，x2，…，xp的線性回歸函數(shù)。

記 n 組樣本分別是（xi1，xi2，…，xip，yi）（i=1，2，…，n），則有：

其中 ε1，ε2…，εn相互獨(dú)立，且 εi～N（0，σ2），i=1，2，…n，這個(gè)模型稱為多元線性回歸的數(shù)學(xué)模型，令：

則上述數(shù)學(xué)模型可用矩陣形式表示為：

其中ε是n維隨機(jī)向量，它的分量相互獨(dú)立。

4 建模分析城市交通發(fā)展對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的影響

采用時(shí)間序列法中的多元線性回歸方法分析城市交通發(fā)展對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的影響。為方便建模分析，城市道路交通主要考慮城市道路長(zhǎng)度和城市道路面積兩方面，汽車產(chǎn)業(yè)我們?cè)谶@里以歷年的汽車總銷量為例。為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)的線性化程度，以利于建立線性回歸模型，并提高結(jié)果的準(zhǔn)確度，在自變量上除了城市道路長(zhǎng)度和城市道路面積再增加城市人均GDP和城市化率，因變量汽車總銷量仍保持不變。查閱歷年中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒，得到1996年至2009年的相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。從表1中可以看出，隨著城市道路長(zhǎng)度和城市道路面積的增長(zhǎng)，汽車總銷量也是逐年增長(zhǎng)，而且漲幅很大，從1998年的年銷量不足200萬輛，到2009年的千萬輛，短短十二年時(shí)間說明了汽車產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的飛速發(fā)展，2009年對(duì)于中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)來說不僅是“一千萬”的突破，在銷量上更是首次超過美國(guó)，成為世界第一。這充分反映出城市道路交通發(fā)展對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)具有很重要的影響作用。

表1 1998-2009年城市道路交通和汽車產(chǎn)業(yè)部分?jǐn)?shù)據(jù)

先以1998—2009年城市道路長(zhǎng)度、城市道路面積、人均GDP、城市化率為與歷年的汽車總銷量進(jìn)行線性回歸，設(shè)方程為：

式中：a，b1，b2，b3，b4為回歸系數(shù)，Y 為汽車總銷量，X1為城市道路長(zhǎng)度，X2為城市道路面積，X3為人均GDP，X4為城市化率。

以城市道路長(zhǎng)度、城市道路面積、人均GDP、城市化率為自變量，汽車總銷量為因變量建立多元線性回歸模型，模型的線性相關(guān)系數(shù)為0.98，說明模型的線性程度較理想，預(yù)測(cè)結(jié)果如表2，平均相對(duì)誤差在5%左右，說明預(yù)測(cè)結(jié)果較好，最后得到線性回歸方程：

表2 汽車總銷量實(shí)際值和預(yù)測(cè)值分析

再分析各個(gè)因素對(duì)汽車總銷量影響的大小，對(duì)公式（2）中的各個(gè)自變量求偏導(dǎo)，結(jié)果的絕對(duì)值越大，表示該因素對(duì)汽車總銷量的影響越大，從中可以看出城市道路長(zhǎng)度對(duì)汽車總銷量的影響最大，其次是城市道路面積，再次是城市化率，而人均GDP對(duì)汽車總銷量的影響很小。此外，由于線性回歸模型還具有預(yù)測(cè)作用，如果知道城市道路長(zhǎng)度、城市道路面積、人均GDP、城市化率在未來某年的預(yù)測(cè)值，代入公式（2）中，就可以得到汽車總銷量在該年的預(yù)測(cè)量。線性回歸模型一般用于短期預(yù)測(cè)，我們來以此公式預(yù)測(cè)下2015年汽車的總銷量。據(jù)有關(guān)資料，2015年的城市道路長(zhǎng)度預(yù)計(jì)達(dá)到30萬公里左右，城市道路面積預(yù)計(jì)達(dá)到約70億平方米，人均GDP預(yù)計(jì)超過50 000元，城市化率預(yù)計(jì)達(dá)到50%上下，將以上數(shù)據(jù)代入（2）式進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測(cè)2015年的汽車總銷量約為2 600萬輛左右。

5 總結(jié)

（1）結(jié)合歷年城市道路交通和汽車產(chǎn)業(yè)的相關(guān)數(shù)據(jù)，建立多元線性回歸模型分析城市道路交通對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的影響，由于所采用的數(shù)據(jù)都是真實(shí)可靠的，并且所建模型的準(zhǔn)確度較高，所以較客觀地反映出城市道路交通對(duì)汽車產(chǎn)業(yè)的影響程度。

（2）隨著近年來城市道路交通的快速發(fā)展，國(guó)家對(duì)于城市道路交通的政策扶持和資金投入逐年加大，汽車產(chǎn)業(yè)也是迅速發(fā)展壯大，汽車產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展又反過來促進(jìn)了城市道路交通的發(fā)展，兩者是相輔相成、相互促進(jìn)的關(guān)系。

［1］周強(qiáng).汽車產(chǎn)業(yè)與大國(guó)崛起［J］.汽車科技，2010，（01）:5－10.

［2］李敏.淺談中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀［J］.科技信息，2011，(18):345－346.

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［4］王煒，陸建.道路交通工程系統(tǒng)分析方法（第二版）［M］.北京:人民交通出版社，2011.

［5］鄭小平，高金吉，劉夢(mèng)婷.事故預(yù)測(cè)理論與方法［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2009.